CN108802701A - 一种基于北斗技术的车载雷达标定设备 - Google Patents

一种基于北斗技术的车载雷达标定设备 Download PDF

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马德山
陈宏松
夏森
何李元
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Abstract

本发明公开了一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，包括标定设备架，所述标定设备架上设置有混合标定器，并且所述标定设备架的底部安装有底座圆盘，所述混合标定器的输入端通过电线分别连接有光学经纬仪、陀螺寻北仪和北斗卫星系统，并且所述混合标定器的输出端分别连接有显示器和蓝牙发射器，所述光学经纬仪是在雷达天线位置固定的状态下，标定天线法线与地球正北的夹角，所述陀螺寻北仪是利用陀螺仪测得的地球自转角速度分量和加速度计测得的载体倾斜角度来确定载体方位角，即载体的轴向与正北的夹角，所述北斗卫星系统是标记雷达装备的地理位置，通过光学经纬仪、陀螺寻北仪和北斗卫星系统三种标定方式，以提高标定的精度。

Description

一种基于北斗技术的车载雷达标定设备
技术领域
本发明涉及车载雷达领域，具体为一种基于北斗技术的车载雷达标定设备。
背景技术
汽车雷达顾名思义是用于汽车或其他地面机动车辆的雷达。因此，它包括基于不同技术(比如激光、超声波、微波)的各种不同雷达，有着不同的功能(比如发现障碍物、预测碰撞、自适应巡航控制)，以及运用不同的工作原理(比如脉冲雷达、FMCW雷达、微波冲击雷达)。微波雷达在汽车雷达中有着重要的商业意义，但是现有技术中，车载雷达用的标定设备大多存在以下不足之处问题：
但是，现有的车载雷达标定设备存在以下缺陷：
(1)普通的车载雷达标定设备只存在单一形式的标定形式，从而大大限制了标定的精度，而且不利于大范围的使用；
(2)一般的车载雷达标定设备缺少显示措施，不能够方便人们进行直接观察，而且采用有线的形式进行信息传输，容易发生线路的损坏。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，既解决了普通车载雷达标定设备带来的使用问题，又大大增加了标定的可使用度，提高了标定的精度，为标定施工提供更大的方便，而且方便人们进行观察，还采用蓝牙形式进行传输信息，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，包括标定设备架，所述标定设备架上设置有混合标定器，并且所述标定设备架的底部安装有底座圆盘，所述混合标定器的输入端通过电线分别连接有光学经纬仪、陀螺寻北仪和北斗卫星系统，并且所述混合标定器的输出端分别连接有显示器和蓝牙发射器，所述光学经纬仪是在雷达天线位置固定的状态下，标定天线法线与地球正北的夹角，所述陀螺寻北仪是利用陀螺仪测得的地球自转角速度分量和加速度计测得的载体倾斜角度来确定载体方位角，即载体的轴向与正北的夹角，所述北斗卫星系统是坐标系之间的相对位置，以标记雷达装备的地理位置。
进一步地，所述光学经纬仪标定时首先要将天线固定不能转动；移动光学经纬仪使其处于天线中心线上，在此位置上测量出地磁北，从而得到天线法线与地磁北的夹角γ；然后利用到一个位置，查出在该地理位置上的地球正北与地磁北的夹角β，得到天线法线与地球正北的夹角为ξ＝γ-β。
进一步地，所述陀螺寻北仪标定时，首先要用光学经纬仪标定天线固定位置时的法线指向，然后将陀螺寻北仪安装在天线平台上，并记录陀螺寻北仪寻北读数与天线法线指向的差值β，则到新的部署阵地时，重新启动陀螺寻北仪得到寻北读数，则利用两者之间的差值可以快速得到当时的天线法线指向。陀螺寻北仪寻北读数与天线法线指向的差值β，实线当前位置的陀螺寻北仪的指向，转移到新阵地后寻北读数为γ，则天线法线指向与真实北方位的夹角为ξ＝γ-β。
进一步地，所述北斗卫星系统导航系统的坐标系是国家大地坐标系，CGCS的坐标参考框架是ITRF。在相同的历元下，CGCS与WGS(G)是相容的，在坐标系的实现精度范围内两者坐标的一致的。
进一步地，所述北斗卫星系统的标定原理是在知道个位置点A、B的CGCS坐标后，利用坐标变换可以将其转换为以A为坐标原点的极坐标，从而得到B点相对于A点的方向。
进一步地，所述显示器通过支撑座架固定安装于标定设备架上，并且所述显示器的下方设置有蓝牙发射器。
进一步地，所述标定设备架的顶端设置有微型卫星接收器，并且所述标定设备架的上部安装有防护伞，所述防护伞通过伞轴套与标定设备架相连，并且所述防护伞的外侧通过拉绳连接有收绳套盘。
进一步地，所述收绳套盘通过套座环固定安装于标定设备架上，并且所述收绳套盘的内部中间设置有驱动电机。
进一步地，所述底座圆盘的一周均匀设置有若干固定螺栓，并且所述底座圆盘的底层安装有橡胶垫盘。
进一步地，所述光学经纬仪和陀螺寻北仪装在同一个机箱内，所述混合标定器为普通计算机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明上设置有光学经纬仪和陀螺寻北仪以及北斗卫星系统系统，通过光学经纬仪和陀螺寻北仪以及北斗卫星系统，以实现光学经纬标定、陀螺寻北标定和北斗卫星系统标定，从而大大扩大标定的方式，还提高了标定的精度；
(2)本发明的标定设备架上设置有蓝牙发射器，通过蓝牙发射器方便人们进行短距离传讯，避免有线传讯带来的麻烦，而且具有显示器，能够显示标定的信息，方便人们进行观察。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的光学经纬仪标定示意图；
图3为本发明的标定设备架结构示意图。
图中标号：
1-标定设备架；2-混合标定器；3-底座圆盘；4-光学经纬仪；5-陀螺寻北仪；6-北斗卫星系统；7-显示器；8-蓝牙发射器；701-支撑座架；
101-微型卫星接收器；102-防护伞；103-伞轴套；104-拉绳；105-收绳套盘；106-套座环；107-驱动电机；
301-固定螺栓；302-橡胶垫盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，包括标定设备架1，所述标定设备架1上设置有混合标定器2，并且所述标定设备架2的底部安装有底座圆盘3，所述混合标定器2的输入端通过电线分别连接有光学经纬仪4、陀螺寻北仪5和北斗卫星系统6，并且所述混合标定器2的输出端分别连接有显示器7和蓝牙发射器8，通过光学经纬仪4、陀螺寻北仪5和北斗卫星系统6以起到光学经纬标定、陀螺寻北标定和北斗卫星系统标定，从而大大扩大标定的方式，还提高了标定的精度；通过蓝牙发射器8方便人们进行短距离传讯，避免有线传讯带来的麻烦，还具有显示器7，能够显示标定的信息，方便人们进行观察。
需要补充说的是，所述显示器7通过支撑座架701固定安装于标定设备架1上，并且所述显示器7的下方设置有蓝牙发射器8；而且所述标定设备架1的顶端设置有微型卫星接收器101，并且所述标定设备架1的上部安装有防护伞102，所述防护伞102通过伞轴套103与标定设备架1相连，并且所述防护伞102的外侧通过拉绳104连接有收绳套盘105，所述收绳套盘105通过套座环106固定安装于标定设备架1上，并且所述收绳套盘105的内部中间设置有驱动电机107，通过防护伞102能够对标定设备架1上设置进行有效的保护；
需要补充说的是，所述底座圆盘3的一周均匀设置有若干固定螺栓301，并且所述底座圆盘3的底层安装有橡胶垫盘302，所述光学经纬仪4和陀螺寻北仪5装在同一个机箱内，所述混合标定器2为普通计算机。
如图1、图2和图3所示，所述光学经纬仪4是在雷达天线位置固定的状态下，标定天线法线与地球正北的夹角，其中所述光学经纬仪4标定时首先要将天线固定不能转动；移动光学经纬仪4使其处于天线中心线上，在此位置上测量出地磁北，从而得到天线法线与地磁北的夹角γ；然后利用到一个位置，查出在该地理位置上的地球正北与地磁北的夹角β，得到天线法线与地球正北的夹角为ξ＝γ-β。通过光学经纬仪4，使得该标定设备具有方位标定精度高的优点。
所述陀螺寻北仪5是利用陀螺仪测得的地球自转角速度分量和加速度计测得的载体倾斜角度来确定载体方位角，即载体的轴向与正北的夹角，其中所述陀螺寻北仪5标定时，首先要用光学经纬仪4标定天线固定位置时的法线指向，然后将陀螺寻北仪5安装在天线平台上，并记录陀螺寻北仪5寻北读数与天线法线指向的差值β，则到新的部署阵地时，重新启动陀螺寻北仪得到寻北读数，则利用两者之间的差值可以快速得到当时的天线法线指向。陀螺寻北仪5寻北读数与天线法线指向的差值β，实线当前位置的陀螺寻北仪5的指向，转移到新阵地后寻北读数为γ，则天线法线指向与真实北方位的夹角为ξ＝γ-β。通过陀螺寻北仪5，提高了该标定设备的天线重新标定速度。
所述北斗卫星系统6是坐标系之间的相对位置，以标记雷达装备的地理位置，其中所述北斗卫星系统6导航系统的坐标系是国家2000大地坐标系，CGCS2000的坐标参考框架是ITRF1997。在相同的历元下，CGCS2000与WGS84(G1150)是相容的，在坐标系的实现精度范围内两者坐标的一致的，而且所述北斗卫星系统6的标定原理是在知道2个位置点A、B的CGCS2000坐标后，利用坐标变换可以将其转换为以A为坐标原点的极坐标，从而得到B点相对于A点的方向。
需要补充说明的是，坐标转换是根据某点的北斗数据格式记的位置信息，即经度L、纬度B、高度H数据转换为大地直角坐标系的坐标数据X、Y、Z符合下列公式:
其中，N为北斗记录位置点的卯酉圈曲率半径，N的取值符合下面公式。
根据以上原理，可以将雷达经度L0、纬度B0、高度H0位置信息转换为大地直角坐标系的坐标数据X0、Y0、Z0，将远离雷达的标志物的经度LD、纬度BD、高度HD位置信息转换为大地直角坐标系的坐标数据XD、YD、ZD。
然后利用下列公式将目标的大地直角坐标系转换为目标相对于雷达的站心直角坐标x、y、z。
再将目标相对于雷达的站心直角坐标x、y、z转换为以雷达站站心为原点的极坐标系坐标R、A、E。
转换完成后，可以得到B点相对于A点的距离、方位、仰角。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，包括标定设备架(1)，其特征在于：所述标定设备架(1)上设置有混合标定器(2)，并且所述标定设备架(2)的底部安装有底座圆盘(3)，所述混合标定器(2)的输入端通过电线分别连接有光学经纬仪(4)、陀螺寻北仪(5)和北斗卫星系统(6)，并且所述混合标定器(2)的输出端分别连接有显示器(7)和蓝牙发射器(8)，所述光学经纬仪(4)是在雷达天线位置固定的状态下，标定天线法线与地球正北的夹角，所述陀螺寻北仪(5)是利用陀螺仪测得的地球自转角速度分量和加速度计测得的载体倾斜角度来确定载体方位角，即载体的轴向与正北的夹角，所述北斗卫星系统(6)是坐标系之间的相对位置，以标记雷达装备的地理位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述光学经纬仪(4)标定时首先要将天线固定不能转动；移动光学经纬仪(4)使其处于天线中心线上，在此位置上测量出地磁北，从而得到天线法线与地磁北的夹角γ；然后利用到一个位置，查出在该地理位置上的地球正北与地磁北的夹角β，得到天线法线与地球正北的夹角为ξ＝γ-β。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述陀螺寻北仪(5)标定时，首先要用光学经纬仪(4)标定天线固定位置时的法线指向，然后将陀螺寻北仪(5)安装在天线平台上，并记录陀螺寻北仪(5)寻北读数与天线法线指向的差值β，则到新的部署阵地时，重新启动陀螺寻北仪得到寻北读数，则利用两者之间的差值可以快速得到当时的天线法线指向。陀螺寻北仪(5)寻北读数与天线法线指向的差值β，实线当前位置的陀螺寻北仪(5)的指向，转移到新阵地后寻北读数为γ，则天线法线指向与真实北方位的夹角为ξ＝γ-β。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述北斗卫星系统(6)导航系统的坐标系是国家2000大地坐标系，CGCS2000的坐标参考框架是ITRF1997。在相同的历元下，CGCS2000与WGS84(G1150)是相容的，在坐标系的实现精度范围内两者坐标的一致的。
5.根据权利要求4所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述北斗卫星系统(6)的标定原理是在知道2个位置点A、B的CGCS2000坐标后，利用坐标变换可以将其转换为以A为坐标原点的极坐标，从而得到B点相对于A点的方向。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述显示器(7)通过支撑座架(701)固定安装于标定设备架(1)上，并且所述显示器(7)的下方设置有蓝牙发射器(8)。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述标定设备架(1)的顶端设置有微型卫星接收器(101)，并且所述标定设备架(1)的上部安装有防护伞(102)，所述防护伞(102)通过伞轴套(103)与标定设备架(1)相连，并且所述防护伞(102)的外侧通过拉绳(104)连接有收绳套盘(105)。
8.根据权利要求7所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述收绳套盘(105)通过套座环(106)固定安装于标定设备架(1)上，并且所述收绳套盘(105)的内部中间设置有驱动电机(107)。
9.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述底座圆盘(3)的一周均匀设置有若干固定螺栓(301)，并且所述底座圆盘(3)的底层安装有橡胶垫盘(302) 。
10.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的车载雷达标定设备，其特征在于：所述光学经纬仪(4)和陀螺寻北仪(5)装在同一个机箱内，所述混合标定器(2)为普通计算机。
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